New links for old pathways - protein kinases that target PI4P 5-kinases with regulatory roles in polar tip growth in plants

Abstract

Das regulatorische Phospholipid Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PtdIns(4,5)P2) ist an der Ordnung verschiedenster zellulärer Vorgänge eukaryotischer Zellen beteiligt, zum Beispiel an dem Zusammenspiel des Vesikelverkehrs im polaren Wachstum von Pollenschläuchen. In Pflanzen wird PtdIns(4,5)P2 durch PI4P 5-Kinasen synthetisiert. PI4P 5-Kinasen verschiedener eukaryotischer Organismen werden durch Phosphorylierung reguliert. In der vorliegenden Dissertation wird die ungerichtete Identifikation zweier evolutionär konservierter Proteinkinasen, der mitogen-aktivierten Proteinkinase MPK6 und der Kalzium-abhängigen Proteinkinase CPK11, beschrieben, für die AtPIP5K6 ein Substrat darstellt. Das Zusammenspiel von AtPIP5K6 und den beiden Proteinkinasen wurde hinsichtlich der Protein-Proteininteraktion, Phosphorylierungsstellen und dem Einfluss der Phosphorylierung auf die in vitro Aktivität und in vivo Funktionalität von AtPIP5K6 untersucht. Zusammenfassend trägt diese Arbeit zum Verständnis des pflanzlichen PI-Signalweges bei und stellt neue Verknüpfungen zwischen evolutionär konservierten Signalwegen her.

The regulatory phospholipid phosphatidylinositiol-4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2) is involved in the regulation of various cellular processes in eukaryotic cells, for instance in the orchestration of vesicle trafficking in polar growth of pollen tubes. In plants, PtdIns(4,5)P2 is synthesized by PI4P 5-kinases. PI4P 5-kinases of different eukaryotic organisms are modulated by phosphorylation. The present dissertation compromises the undirected identification of two evolutionary conserved signaling protein kinases, the mitogen-activated protein kinase MPK6 and the calcium-dependent protein kinase CPK11, that phosphorylate AtPIP5K6 as a substrate. The interplay of AtPIP5K6 and the protein kinases was investigated towards protein-protein interaction, phosphorylation sites and the influence on in vitro activity and in vivo functionality of AtPIP5K6. Summarized, this work contributes to the understanding of plant PI-signaling and establishes new links between evolutionary conserved signaling pathways.